高中物理第4章从原子核到夸克4.2原子核的衰变导学案沪科版选修3_5

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1、学案2　原子核的衰变[学习目标定位]1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.2.知道三种射线的特性.3.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.4.会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义．1．原子核的表示符号原子核用符号表示为X，Z为核电荷数，原子核的核电荷数等于它的质子数，A为质量数，原子核的质量数等于它的质子数和中子数的和，即核子数．2．常见的粒子符号：α粒子He，质子H，中子n，电子e.3．在核反应过程中，遵守质量守恒定律和电荷守恒定律．4．带电粒子以垂直于电场线的方向进入匀强电场，将做类平抛运动．电场力的方向：正电荷受力方向与电场线方向

2、相同，负电荷受力方向与电场线方向相反．5．带电粒子以垂直于磁感线的方向进入匀强磁场，将做匀速圆周运动，洛伦兹力的方向可用左手定则判定．6．天然放射现象1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀及其化合物能放出一种不同于X射线的新射线．(1)定义：物理学中把物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象．(2)放射性：物质放出射线的性质．(3)放射性元素：具有放射性的元素．7．三种射线的性质(1)α射线：α粒子流，α粒子是氦原子核，电荷数为2，质量数为4.(2)β射线：高速运动的电子流．(3)γ射线：波长很短的电磁波．8．三种射线的本领(1)α射线：速度大约是光速的十分之一，

3、穿透物质的本领很小，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．但它有很强的电离作用．(2)β射线：速度接近光速，对物质的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用较弱．(3)γ射线：穿透本领更强，能穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小．9．(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．半衰期反映的是大量原子核的平均衰变快慢．(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的.一、三种射线的特性[问题设计]图11．如图1所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有垂直于纸面向外的匀强磁场．其放出的射线在磁场的作用下分成a、b、c三

4、束．a、b、c三条射线哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？答案　由左手定则知a带负电，应为β射线；c带正电，应为α射线；b不偏转，说明不带电，应为γ射线．图22．如图2中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束．则a、b、c三束中哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？答案　a带负电，应为β射线；c带正电，应为α射线；b不带电，应为γ射线．[要点提炼]　三种射线及其特征种类α射线β射线γ射线组成①高速氦核流②高速电子流③光子流(高频电磁波)带电荷量④2e⑤－e⑥0质量⑦4mpmp＝1.67×10－27kg静止质量为零速度0

5、.1c0.99c⑧c在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转穿透本领⑨最弱用一张纸就能挡住⑩较强穿透几毫米厚的铝板⑪最强穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土电离作用⑫很强⑬较弱⑭很弱例1　如图3甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线(　　)图3A．α射线　　　　B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以解析　根据三种射线的性质知，甲图中能穿透铝板的是γ射线，乙图中检查钢板中的砂眼，要求射线能穿透钢板，故利用的是γ射线，选项C正确．答案　C二、衰变实质及次数的计算[要点提炼]1．衰

6、变过程(1)α衰变：X→Y＋He(2)β衰变：X→Y＋e2．α衰变和β衰变的实质(1)α衰变：2n＋2H→He(2)β衰变：n→H＋e3．衰变规律衰变过程遵守质量数守恒和电荷数守恒．4．确定衰变次数的方法设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X→Y＋nHe＋m　0－1e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.例2　U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和β衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．解析　(1)设U衰变为Pb经过x次α

7、衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②联立①②解得x＝8，y＝6即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.答案　(1)8次α衰变和6次β衰变　(2)10　22(3)U→Pb＋8He＋6e三、半衰期的有关计算[要点提炼]1．对于衰变及半衰期的理解要注意以下两点(1)对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响